바카라 커뮤니티 (Chairman Nomaguchi Yu) (hereinafter referred to as "AIST") Energy Technology Research Division [Research Division Katsuhiko] Senior Researcher and Head of the Energy Interface Technology Research Group, Energy Interface Technology Research Group Shu Goshin, and Kitaura Hirokazu, Energy Interface Technology Group, Energy Interface Technology Group, are a new type that is made up of solids of inorganic compounds without using 전해질 또는 전극 재료로서의 액체 또는 유기 물질무료 바카라-공기 배터리
무료 바카라 공기 배터리는 이론적으로 무료 바카라 이온 배터리의 5 ~ 8 배 에너지 밀도가 5 배에 달할 것으로 예상됩니다 그러나, 유기 전해질은 기존의 무료 바카라 공기 배터리 전해질에 사용되기 때문에 누출, 휘발 및 점화에 대한 우려가있다 또한, 유기 전해질 및 결합제는 충전 및 방전 중에 분해 및 반응 할 수있어 충전 및 배출 동안 큰 전압 차이를 유발할 수있다
이번에는 전해질로서무기 고체 전해질를 사용하여 유기 전해질이없는 매우 안전한 무료 바카라 공기 배터리를 설계하고 구성했으며 실온과 공기 중에서 작동하는 것으로 확인되었습니다 또한, 전해질과 비교하여 안정적 인 고체 전해질을 사용함으로써 충전 및 방전 중 전압 차이가 감소되었다 이 새로운 무료 바카라 공기 배터리는 높은 안전성과 고 에너지 밀도를 모두 달성 할 수 있으며 전기 자동차 용 대형 저장 배터리에 적용될 것으로 예상됩니다
이 결과는 2012 년 8 월 16 일 영국 학술 저널이었습니다에너지 및 환경 과학에서 온라인으로 게시 됨 (에너지 및 환경 과학 5, 9077-9084 (2012))
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| 그림 1 : 유기 전해질 (왼쪽)과 무기 고체 전해질 (오른쪽)을 사용한 새로운 무료 바카라 공기 배터리를 사용한 기존 무료 바카라 공기 배터리의 이미지 |
최근 환경 및 에너지 문제에 대한 인식이 높아짐에 따라 하이브리드 및 전기 자동차가 인기를 얻었으며 이제는 저장 배터리로 제공됩니다무료 바카라 이온 배터리| 설치되기 시작했습니다 무료 바카라 이온 배터리가 있습니다에너지 밀도다른 유형의 배터리보다 훨씬 크며 휴대폰 및 노트북 PC와 같은 모바일 장치의 전원으로 사용되었습니다 그러나 무료 바카라 이온 배터리조차도 전기 자동차의 장거리 주행에 대한 에너지 밀도가 충분하지 않으며 고성능 저장 배터리의 개발이 필요합니다
무료 바카라 공기 배터리는 무료 바카라 이온 배터리의 고급 저장 배터리이며 이론적으로 무료 바카라 이온 배터리의 5 ~ 8 배인 에너지 밀도가 5 배가 될 것으로 예상됩니다 현재 무료 바카라 이온 배터리에 사용 된 유기 전해질과 같은 재료가 무료 바카라 공기 배터리에 사용되면 충전 및 배출 중에 분해 및 반응을 보일 때보다 안정적인 재료를 검색하고 있습니다 반면, 휴대용 장치 용 무료 바카라 이온 배터리의 화재와 같은 사고가 발생했지만 배터리가 커질수록 에너지의 양이 증가하여 안전성을 향상시키는 데 더욱 중요합니다 전기 자동차뿐만 아니라 가정 및 발전 시설의 잉여 전력을위한 저장 배터리가 될 수 있으므로 고 에너지 밀도와 높은 안전성을 결합한 대형 저장 배터리를 개발할 필요가 있습니다
AIST는 차세대 "무료 바카라 이온 배터리"를 실질적으로 적용하기 위해 연구 개발을 수행하고 있습니다 지금까지 나노 구조화 된 전극 재료는 큰 출력을 생성 할 수있는 것으로 나타났습니다 (에볼루션 바카라 : 에볼루션 바카라 코팅 된 에볼루션 바카라 미터) 또한 무료 바카라 공기 배터리 (Aisode Press 발표 2009 년 2 월 24 일、AIST : 금속 촉매가없는、AIST : 이온 성 액체 및 젤 공기 극을 사용한 리튬)의 연구 및 개발을 계속했으며,이 일의 일부로이 작업의 결과를 달성했습니다
또한이 연구 중 일부는 Izumi Science and Technology Promotion Foundation의 지원으로 수행되었습니다
무료 바카라 공기 배터리는 전기 화학 반응에서 공기 중에 산소를 사용하여 전기를 생성하는 배터리이며, 이론적 반응에서는 방전 시간이Aeropole양의 전극에서 무료 바카라 이온과 산소는 산화 무료 바카라을 형성하기 위해 반응하고, 충전시 산화 무료 바카라이 분해됩니다 산소가 배출되고 공기 전극에서 활성 산소와 쉽게 반응하는 물질이있을 때, 무료 바카라 산화물 이외의 화합물이 생성되어 충전 중에 모든 생성물을 분해하는 데 필요한 전압이 증가합니다 즉, 방전 중 전압과 충전의 차이가 커집니다에너지 효율더 나빠질 것입니다 전극 재료 분말을 전극에 고정시키는 중합체 물질 인 무료 바카라 이온 배터리 및 결합제에 일반적으로 사용 된 유기 전해질은 활성 산소와 반응하기 쉽다는 것이 알려져 있으며, 안정적인 재료를 탐색하는 데 중점을 둡니다
쉽게 연소되고 반응성이있는 유기 전해질 대신 화상을 입기 어려운 고체 전해질을 사용하면 성능과 안전성을 향상시킬 수 있습니다 또한, 액체 전해질이 사용되지 않을 때, 전극 재료를 전극에 고정시키는 바인더는 더 이상 필요하지 않으므로 성능이 향상되는 것으로 생각된다 이번에는 Li1+xge2-YalyP3O12(LAGP)에 중점을 둡니다 LAGP 고체 전해질은 공기 중에 안정적이며 10-4S CM-1장치의 무료 바카라 이온 전도도가 비교적 높습니다
한편, 전체 공기 전극을 효과적으로 사용하려면 반응에 관여하는 무료 바카라 이온, 전자 및 공기 (산소)가 전체 공기 전극을 통과하는 경로를 만들어야한다 이번에는 고체 전해질 및 탄소 나노 튜브를 공기 전극의 재료로 사용 하였다 탄소 나노 튜브와 고체 전해질을 혼합하고 소결함으로써, 무료 바카라 이온은 고체 전해질이 접촉하는 부분을 통과하고, 전자는 탄소 나노 튜브가 접촉하는 부분을 통과하고, 공기는 입자 사이의 간격을 통과한다 구성된 공기 전극 (도 2의 왼쪽 상단)의 전자 현미경 관찰로부터, 단면에 고르지 않은 표면이 있었고, 구조가 필요한 공기를 통합하는 데 적합하다는 것을 확인했다 (도 2의 오른쪽 상단) 또한 외부 회로로부터의 전자 경로로서 작용하는 무료 바카라 이온 및 탄소 나노 튜브의 경로로서 작용하는 고체 전해질 입자는 공기 극에 어느 정도 분산 될 수 있으며, 이온 이온과 전자의 경로가 공기에 걸쳐 생성 될 수있다
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그림 2 : 이번에 개발 된 모든 고고 상태 무료 바카라-공기 배터리의 단면의 전자 현미경 사진 (왼쪽) 및 도식 다이어그램 (오른쪽) 무료 바카라은 이온이되어 무료 바카라 애노드에서 공기 전극 내의 반응 부위로 고형 전해질을 통과하고 공기가 공기 전극 내의 공극을 통과하며 전자는 공기 전극 내의 탄소 나노 튜브를 통해 전달됩니다 |
이 공기 전극을 사용하여, 유기 전해질 대신 고체 전해질로 LAGP를 사용하여 모든 고고 무료 바카라 공기 배터리를 제조 하였다 무료 바카라 이온 배터리는 먼저 충전이 필요하지만 무료 바카라 공기 배터리는 네거티브 전극에 무료 바카라을 사용하므로 제조 중에 충전하지 않고 배출 할 수 있습니다 이 배터리는 초기 방전 시작시 약 25V의 전압을 나타내며, 방전이 진행됨에 따라 전압이 점차 떨어지고 20V에 도달하면 배출이 종료되었습니다 (그림 3) 당시 배출 용량은 약 1,700mAh/g였으며, 비슷한 조건에서 비교 무료 바카라 이온 배터리의 방전 용량은 150-200 mAh/g 였으므로 이번에 개발 된 무료 바카라 공기 배터리는 무료 바카라 이온 배터리보다 더 큰 배출 용량을 나타 냈습니다
반면에, 배출 후이 전류 값에서 36V 이상의 전압이 필요하며, 약 900 mAh/g의 용량은 방전시 용량의 약 절반을 회복시키는 것으로 밝혀졌다 이러한 이유로, 고체 전해질을 사용한 모든 고체 상태 무료 바카라 공기 배터리는 실온에서 공기로 배출되고 충전 될 수있었습니다 미래의 과제는 충전 성능을 향상시키는 것입니다
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그림 3 일정한 전류 (500 ma/g)에서 배출 및 충전시 전하 및 배출 특성 먼저 방전 전류가 통과되었고 배터리 전압의 시간 변화를 측정하고 전압이 20V에 도달 할 때까지 방전되었습니다 그 후 충전 전류가 적용되었고 배터리가 42V에 도달 할 때까지 충전되었습니다 수평 축의 커패시턴스는 전류 흐름과 전류 (ma/g)의 크기를 통한 시간 (h)의 산물이며, 현재 값이 일정하기 때문에 시간 변화와 일치합니다 이 측정은 500 ma/g의 전류가 배터리에서 추출 될 때 사용할 수있는 용량 (시간)을 보여주고 20V 이상의 전압을 얻을 수 있습니다 또한 충전하는 데 필요한 전압과 복구 용량 (다음에 사용할 수있는 경우)을 찾을 수 있습니다 |
다음으로,이 배터리가 실제로 배출시 전압과 충전시 전압의 차이를 감소시킬 수 있는지 확인하기 위해 전류 크기가 변경되었고 충전 및 방전 중에 배터리의 전압 변화가 관찰되었습니다 (그림 4) 이 측정은 배터리가 방전 될 때 전압의 차이와 배터리가 방전 될 때 배터리가 충전 될 때 전압의 차이를 보여줍니다 전해질을 사용하는 기존의 무료 바카라 공기 배터리에서, 전해질의 분해로 인해 13V 이상의 충전 및 방전 중 전압 차이가보고되었다 이번에 개발 된 모든 고체 상태 무료 바카라 공기 배터리에서 무료 바카라 이온은 액체보다 고형물을 통과 할 가능성이 적고 배터리의 저항이 증가하므로 현재 값이 증가하면 증가합니다편광또한 증가했지만 현재 값이 작고 편광이 거의 없었을 때, 전압 차이는 최소 02V였습니다 이는 안정적인 무기 고체 전해질을 사용함으로써 활성 산소로 인한 분해 및 반응이 억제 될 수 있으며, 방전 및 충전 동안의 전압 차이가 감소 될 수 있음을 나타낸다 다시 말해, 이번에 개발 된 모든 고체 상태 무료 바카라 공기 배터리는 안전을 향상시킬 수 있으며 충전 및 방전 중에 대규모 전압 차이 문제를 해결할 수있는 배터리로 유망하며, 이는 기존의 무료 바카라 공기 배터리에 문제가되었습니다
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그림 4 : 전류 값이 변경 될 때 배터리 전압 변경 용량 (시간) (20-50 mah/g)은 점선 프레임에 표시된 전류 값 (녹색)으로 설정되었고 방전이 완료된 후 충전이 동일한 방식으로 수행되었습니다 방전 및 충전시 그래프를 오버레이함으로써, 방전시 전압의 차이 및 각 전류 값에서 충전이 보일 수 있습니다 |
이번에 생산 된 배터리는 여전히 실험의 초기 단계에 있으며 충전 성능 및 편광과 같은 문제가 있지만 기존의 무료 바카라 공기 배터리가 직면 한 문제를 해결할 수 있다고 제안되었습니다 앞으로, 우리는 반응 메커니즘의 상세한 분석을 수행하고, 높은 무료 바카라 이온 전도도로 고체 전해질 재료를 적용하고, 음극 재료 및 전극의 구조를 최적화하고, 작동 환경을 검사함으로써 더 나은 성능으로 무료 바카라 공기 배터리를 개발하는 것을 목표로합니다
독립 행정 기관, 국립 선진 산업 과학 기술 연구소
에너지 기술 연구 부서
Energy Interface Technology Research Group의 두 번째 연구원 및 책임자 인 Zhou Goshin 이메일 : hszhou * aistgojp ( * 변경 *으로 @로 보내십시오)
연구원 Kitaura Hirokazu, Energy Interface 기술 연구 그룹 이메일 : Kitaura-22 * aistgojp ( @로 변경하고 보내십시오)